7.4　進口檢修閘設計

7.4.1　設計概況

本工程等別為Ⅰ等，主要建筑物按Ⅰ級建筑物設計。閘址區(qū)地震烈度為Ⅶ度，建筑物按Ⅷ級設防。

攔污柵段底高程28.88m，長9.99m，采用鋼筋混凝土結構。攔污柵段底板厚1.5m，邊墻下部厚1.5m，上部厚1m，攔污柵采用回轉式清污機，共四臺，凈寬2.8m。

閘室為涵洞式鋼筋混凝土結構，底高程28.88m，長17.02m，進口采用拋物線喇叭口形，閘孔為方形，孔口由14m×9.9m漸變?yōu)?.5m×7.5m。閘室底板厚度1.6m，邊墻厚度1.5m，頂板厚1m。閘門采用平板鋼閘門，啟閉機采用一臺雙吊點2×400kN固定卷揚啟閉機。

閘室后接出口漸變段，漸變段采用方形漸變至內圓外門洞形，長9.99m，孔口由7.5m×7.5m的矩形漸變?yōu)橹睆?.5m的內圓外門洞形斷面，壁厚1.0m。其后為內圓外門洞形的灘地埋管。

排架室順水流方向跨度3.6m，垂直水流方向跨度7.9m，高10.6m。柱80cm×80cm，主梁120cm×60cm，次梁80cm×40cm。

啟閉機房凈寬×凈長×凈高=4.0m×11.55m×3.6m，墻厚37cm，屋面板厚15cm，機架橋面板厚15cm。

檢修閘段采用渠底鋪土工膜方式防止內水外滲，減少對當?shù)氐叵滤坏挠绊憽z修放空時較高地下水位對底板的抗浮影響較大，渠外土工膜下設排水暗管接排水井，采用人工抽水方式降低外水影響。

進口閘如圖7-18和圖7-19所示。

7.4.2　分析模型與計算方法

采用ETABS有限元分析軟件，建立檢修閘“排架+閘墩+底板”的三維有限元模型。考慮水閘底板、閘墻與土的相互作用。

檢修閘三維整體模型如圖7-20所示，將啟閉機房磚墻重量均布于啟閉機房底板。閘墻、閘門、底板均采用殼單元建模，墊梁及梁柱采用線彈性兩單元模擬建模。x方向為順水方向，y方向為垂直于水流方向，z方向為豎向。

7.4.2.1　材料物理、力學參數(shù)

材料物理、力學參數(shù)為:混凝土強度等級C25。鋼筋混凝土容重25kN/m3;水容重10kN/m3;磚墻容重20kN/m3;回填土濕容重19.3kN/m3，回填土飽和容重19.3kN/m3;回填土浮容重9.3kN/m3。地基土層為，回填土內摩擦角23°，摩擦系數(shù)0.3。

7.4.2.2　荷載及荷載組合

內力計算時采用四種設計組合:檢修期、運行期、完建期和地震工況。

設計內水壓力:正常運行取進口前水位38.91m。

設計外水壓力:正常地下水位35.40m。

閘址區(qū)地震烈度為Ⅶ度，建筑物按Ⅶ級設防，地震慣性力加速度0.15g。

地下水位為35.4m，啟閉機重2×14t，啟門力2×40t。

覆土厚度按地面高程41.4m計算。

地基承載力建議值180kN。

采用振型分解反應譜法時，將地震動水壓力折算為與單位地震加速度相應的墩面附加質量，即:

地震工況土壓力僅考慮主動土壓力。

檢修閘室穩(wěn)定荷載組合情況見表7-13。

7.4.2.3　考慮土-結構相互作用地震反應譜折減

由資料知，地基土層為砂壤土，彈性模型E為7938kPa，泊松比為0.35，則:

按照第7.2.2.4節(jié)計算方法，轉動彈簧剛度為Kθ=Kθ，surβθ=1.475×107N/(mm·rad);平動彈簧剛度為Kx=Kx，surβx=1.026×105N/mm。

由《水工建筑物抗震設計規(guī)范》(SL 203—97)知，(Sa)FFM=2.25，Tg=0.3s。考慮土-結構相互作用的水平地震影響系數(shù)見表7-14。

7.4.3　計算結果

7.4.3.1　閘室穩(wěn)定計算

檢修閘室穩(wěn)定計算結果見表7-15。

根據(jù)閘室穩(wěn)定性要求，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù):基本組合k>1.35，特殊組合k>1.2/1.1;基底壓力不均勻系數(shù):基本組合η<2.0，特殊組合η<2.5。

通過各種工況計算，閘室穩(wěn)定、應力不均勻系數(shù)均能滿足規(guī)范要求。

7.4.3.2　結構設計

設計準則按限裂設計，裂縫寬度短期組合允許0.3mm，長期組合允許0.25mm。

對于地下水位升高至39.50m，考慮到下閘后閘室內無水的不利組合，閘室計算成果見表7-16。上部結構配筋計算結果略。閘門后閘室計算成果見表7-17。

檢修閘閘室施工現(xiàn)場如圖7-21所示。